铍铜合金VS钢：哪种金属工作更加困难？

为了满足苛刻的应用要求，工程师们一直在寻找具有正确性能组合的材料，规格师和腐蚀工程师们评估材料，如铍铜合金作为钢的优越替代品。

铍铜是什么?

铍铜（BECU）合金，经常被称为铍青铜，包含铜那铍和其他元素在某些情况下。这个的显着特征合金使其成为要求高强度、高硬度、优良的导电性，非引发品质，耐腐蚀性能和其他特征。

铍铜是一种知名的高性能金属合金。仅仅加入2％铍向铜生产的合金几乎比铜更强600％。它结合了铜合金的良好特征抗拉强度．另外，它可以简单地硬化或软化热处理流程。它具有一些类似于强的机械性能合金钢．

铍铜在所有铜合金中具有最高的抗拉强度和硬度。热处理铍铜合金的强度与某些钢合金的强度相当;然而，钢在性能方面不如铍铜耐腐蚀性能和热导率和导电性．（有关其他金属的信息，请参阅耐腐蚀金属指南．)

在石油、天然气和煤矿行业，需要无火花性能，铍铜制成的工具比钢工具更受青睐。

已经开发了某些专有产品，其具有陶瓷铸造和投资铸造应用所需的高强度，硬度和耐腐蚀性。特种合金铍铜165C，具有很高的耐腐蚀性能，已开发用于盐水浸没式服务．

铍铜的特点

铍铜的主要特征包括：

• 非磁性
• 滞后
• 可加工性和可成形性
• 抗蠕变性
• 非火花
• 优越的耐蚀性
• 易于形成条带，电线和低重量小型化组分
• 能够通过精确测量形成复杂的几何形状的冲压
• 高延展性
• 优良的导电性
• 良好的导热性
• 乏力电阻
• 高弹性极限
• 尺寸稳定性
• 生物淤积电阻
• 硬化和工作年龄硬化特征
• 最小的风险氢脆脆化和压力腐蚀裂解（SCC）

然而，考虑铍化合物如氧化物有毒如果意外吸入，因此在生产，处理和使用Becu合金期间可能需要安全措施。

因为铍金属本身就是脆，它以铍铜的非常小的比例（例如，1.5至3％）作为合金元素。需要更高硬度的应用含有较高比例的铍，而具有介质硬度的弹簧使用较低比例的Beryllium。对于高电导率应用，优选铍铍百分之一百分之一的铍和略高的钴（略高于2％）。

铍铜的耐腐蚀性和力学性能

铍铜具有比通常用于正常环境条件下的弹簧和其他压敏器件的钢的耐腐蚀性更高。研究还证实，铍铜具有卓越的耐腐蚀性相比不锈钢在海水中。（要了解有关不锈钢的更多信息，请阅读不锈钢介绍。）然而，铍铜不应接触乙炔或者硫磺化合物，因为它们将与该合金反应。

热处理冷轧铍铜锻件具有50-55吨/平方英寸的拉伸强度百分比伸长10％。相比之下，温和钢的拉伸强度为25吨/平方英寸（50000psi）。铍铜线具有抗拉强度150000 - 230,000 psi的电线和类似的钢等级ASTM A 229, 1级具有165000 - 293000 psi的抗拉强度。

铍铜合金是不容易应对腐蚀裂缝（由氯导致）或氢脆化．铍铜用于制造美国和欧洲之间的海底跨大西洋通信电缆的连接器。

铍铜合金的导电性

低铍Becu的电导率可以在45％IAC术之间变化至52％IACS（在进行热处理时达到最高值，以获得最佳导电性;在这种情况下实现的最佳电阻率对应于3.3至3.6微米的微量欧姆）。正常BECU合金的电导率在32％至38％的IACS的范围内。（注意：IACS是国际退火铜标准。）

反过来，钢的电导率由2.4% IACS(为347不锈钢)至2.98% IACS(适用于高合金钢)。

铍铜25合金的导热率为105瓦/克尔文/米，而用于碳素钢它是45瓦/克尔文/米，适用于不锈钢，是15瓦/克尔文/米。一般来说，铍铜合金的导热系数要高出3至5倍与…相比工具钢材．

铍铜的应用

一种铍铜合金的研究对应用进行了分类铍铜合金分为以下几类:

1. 基于高强度以及弹性：压敏高精度仪器，隔膜，弹簧
2. 基于高导电性、良好的耐腐蚀性和强度:电极和抵抗焊接的支架
3. 基于硬度以及强度：用于锻造金属的模具和用于金属的深层绘制
4. 基于无火花特性和硬度:需要无火花工具和工具的危险应用

第1类应用程序

铍铜金属合金用于弹簧和压力敏感的精密器具和仪器的一个优点是易于在硬化之前将金属加工成复杂的几何形状回火他们稍后。因为这种合金的电导率远高于其他品种的钢，因为由于其弹性和非磁性特征，铍铜也优选在电测量仪器中。这种铜合金也用于制作时钟吹长剂。

类别2应用程序

用于电阻焊接的焊条和焊条必须具有硬度和强度，以承受这种趋势变形在较高的温度下，必须具有较高的电导率和导热特性。自主研发的铍铜合金包括低铍铜钴、银等。同样，具有高传热特性的低铍铜也用于制造燃油和燃气燃烧器。

而焊接与铍铜合金棒，运营商必须确保它们不会吸入烟雾，因为铍烟雾是危险的并且被认为是致癌性的。加工铍铜时需要预防措施，例如当气体切割时，焊接，钎焊抛光完成,爆破那磨，加工或锯切，因为铍烟雾和灰尘对于运营商来说可能是危险的．

3级应用程序

使用铍铜在深绘图模具和锻造模具中的优点是通过在随后的过程中通过精密铸造，加工和硬化进行制造。较高的耐磨性和较高的导热性可确保操作循环缩短，特别是与可比尺寸的钢的操作循环相比，塑料成型。

类别4应用程序

铍铜合金用于制造适用于机场，石油和天然气装置，煤矿，生产和使用弹药和爆炸物的设施等危险地点的非火花安全工具，以及厂房分配，储存和使用易燃油和气体。

由铍铜制成的安全工具一般列表包括螺丝刀，钳子，钢锯刀片，剪刀，铲子，锤子，扳手，凿子，刀，剪刀和刮刀。这些工具可以铸造，滚动或锻造。用于钢切割的工具保持其前沿，因此确保了寿命和效率。（相关阅读：使用乙烯基涂料进行工具和小金属部件．)

在危险的地方，钢制工具可能会产生火花，因为微小亚铁飞出来的粒子和撞击瞬间产生的热量。这些粒子立即氧化，从而促使易燃材料自动点火。如果使用铍铜合金工具，则与固体碰撞产生的颗粒，如混凝土不要立即氧化，将火花危害降到最低。虽然在铍铜工具与亚铁固体碰撞时，铁颗粒被氧化的可能性很小，但如果采取正常的预防措施，这种风险就会低得多。

Becu合金的其他显着申请

铍铜合金用于低温因为它们在较低的温度下始终保持热导率和机械强度。涂漆的四冲程内燃机的气门座钛现在阀门都是由铍铜合金制成的，因为其散热率优于由铍铜合金制成的阀座的散热率金属金属．（相关阅读：了解黑色金属和有色金属：了解这些关键差异．)

由于该合金的导电性和导热性，易于小型化和优越的强度，计算机电子和移动电话的微型化部件正在开发中。

其他应用包括海底电缆连接器和高质量的专业打击乐器。由铍铜合金制成的三角形和铃鼓发出一致的共振以及高质量的音调．

由于铍铜的非磁性，它被用于定向钻井中的磁力仪和随钻测量(MWD)工具。由于黑色金属部件会干扰磁共振成像(MRI)过程，因此，由金属制成的部件有色金属如铍铜是一个明显的选择。

结论

虽然一些钢合金比铍铜有明显的成本优势，但后者在耐腐蚀性、导热性和导电性以及无火花特性方面优于钢。经过热处理后，铍铜的强度和硬度与某些合金钢相当。

非火花的功能使这些合金适用于爆炸式易于设施的工具，例如煤矿和石油钻井平台。

铍铜合金具有较小的弹性模量因此，对于类似负载的钢弹簧，因此导致更大的偏转。由于卓越的热和导电性，铍铜合金优选用作电阻焊接的电极和支架。易于成形性和精度对铍铜具有明显的优势。

最大的缺点是有毒的铍粉尘和烟雾;因此，在某些情况下使用这些合金时，必须采取安全措施。